《生物化學》複習資料

生物化學

1、蛋白質係數：大多數蛋白質含氮量較恆定，平均含氮量為16%，即1克氮相當於6.25克蛋白質。6.25稱為蛋白質係數。

2、蛋白質的二級結構：α-螺旋、β-摺疊、β-轉角、無規捲曲。

（1）α-螺旋：

1）定義：肽平面圍繞C α盤繞形成的右手螺旋。α-螺旋是蛋白質中最常見、最典型和含量最豐富的結構元件。

2）特點：

① 以肽鍵平面為基本單位，C α為轉折，繞中心軸形成右手螺旋；

② 螺旋每圈包含3.6個胺基酸殘基，螺距0.54nm，螺旋的直徑為0.5nm，每個胺基酸殘基的高度為0.15nm，肽鍵平面與螺旋長軸平行；

③ 相鄰螺旋之間形成鏈內氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，氫鍵是穩定α-螺旋的主要作用力；

④ （φ，ψ）角度值為-57°和-47°；

⑤ 主鏈原子構成螺旋的主體，側鏈在其外部，其形狀、大小及電荷等均影響其形成和穩定性。

（2）β-摺疊：

1）定義：是蛋白質中第二種最常見的二級結構,β-摺疊是兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側向聚集在一起，靠鏈間氫鍵連結為片層結構。

2）特點：

① 肽鍵平面呈鋸齒狀排列，側鏈R基團交錯分布在片層平面的兩側；

② 由鏈間氫鍵維持穩定，其方向與摺疊的長軸接近垂直；

③ 有兩種類型：反平行式，即相鄰肽鏈的方向相反,(φ,ψ)角度值為-139°和+135°，平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊，(φ,ψ)角度值為-119°和+113°；

④ 每一個胺基酸在主軸上所佔的距離，反平行式的是0.35nm，平行式的是0.325nm,反平行式更穩定。

賴氨酸

3、蛋白質的變性作用：在高溫、去汙劑、高濃度水溶性有機溶劑包括脲、胍和還原劑等條件下，蛋白質中某些次級鍵甚至二硫鍵被打開或重排，造成蛋白質構象上的變化，使其功能活性喪失的現象。常見的物理、化學性質變化包括:

a.化學基團的暴露。原來埋藏在內部的基團向外暴露，而成為化學可親性基團。

b.物化性質的改變。表現為結晶能力的喪失；溶解度的降低；分子形狀的變化，不對稱性增高；相應黏度增加，擴散係數降低；分子大小的改變。

c.對蛋白酶水解感受性的增加。蛋白質變性後，蛋白酶對其消化的速度，比對天然蛋白質快很多倍，因此，蛋白酶對天然蛋白質消化過程的第一步有可能就是變性反應。

4、結構域：指蛋白質構象中摺疊相對比較緊密的區域,長度-般為100-200個胺基酸殘基。結構域之間在空間結構上相對獨立，每個結構域均具備小的球蛋白的性質。結構域間的鬆散肽鏈一般稱為「鉸鏈區」。結構域作為蛋白質的摺疊單位、結構單位、功能單位通過遺傳複製和重排使蛋白質獲得新功能，從而促進蛋白的進化。（結構域的類型有全平行a螺旋式，平行或混合型β摺疊片式,反平行β摺疊片式，富含金屬或二硫鍵式等。）

5、固定化酶（immobilized enzyme）：是指在一定的空間範圍內起催化作用，並能反覆和連續使用的酶。通常酶催化反應都是在水溶液中進行的，而固定化酶是將水溶性酶用物理或化學方法處理，使之成為不溶於水的、但仍具有酶活性的狀態。

6、磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑指機體某些組織（如肝、脂肪組織等）以6-磷酸葡萄糖為起始物在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸進而代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過程，又稱為磷酸已糖旁路，其生物學意義包括:

1)產生大量的NADPH,為細胞的各種合成反應提供還原劑(力),比如參與脂肪酸和固醇類物質的合成。

2)在紅細胞中保證穀胱甘肽的還原狀態。(防止膜脂過氧化；維持血紅素中的Fe2+;)(6-磷酸-葡萄糖脫氫酶缺陷症——貧血病)

3)該途徑的中間產物為許多物質的合成提供原料，如：5-P-核糖、核苷酸、4-P-赤蘚糖、芳香族胺基酸。

4)非氧化重排階段的一系列中間產物及酶類與光合作用中卡爾文循環的大多數中間產物和酶相同，因而磷酸戊糖途徑可與光合作用聯繫起來，並實現某些單糖間的互變。

5)PPP途徑是由葡萄糖直接氧化起始的可單獨進行氧化分解的途徑，也是戊糖代謝的主要途徑。因此可以和EMP、TCA相互補充相互配合，增加機體的適應能力。

7、端粒酶：是含RNA鏈的反轉錄酶，以所含RNA為模板合成DNA端粒結構。

8、胺基酸的分解代謝，常見的脫氨方式有三種：

①轉氨作用：由氨基轉移酶催化(如谷丙轉氨酶GPT、穀草轉氨酶GOT)，磷酸吡哆醛作為輔基，轉移a胺基酸上的氨基至酮酸，生成相應的酮酸和胺基酸。

②氧化脫氨基：線粒體中，穀氨酸在穀氨酸脫氫酶作用下，以NAD或NADP為電子受體，催化生成α酮戊二酸及氨。

③聯合脫氨基：一是指轉氨作用的第一步和氧化脫氨基聯合作用；二是指發生在骨骼肌、心肌肝及腦的嘌呤核苷酸循環。

9、鳥氨酸循環：尿素是通過尿素循環形成的。尿素循環亦稱鳥氨酸循環,是排尿素動物在肝臟中合成尿素的一個循環機制。肝細胞胞漿中的胺基酸經轉氨作用與α-酮戊二酸形成的穀氨酸，透過線粒體膜進入線粒體基質，在穀氨酸脫氫酶作用下脫氨形成游離氨。形成的氨(NH4+)與三羧酸循環產生的二氧化碳、2分子ATP，在氨基甲醯合成酶I的催化下生成氨基甲醯磷酸。氨基甲醯磷酸在線粒體的鳥氨酸轉氨基甲醯酶的催化下，將氨基甲醯基轉移給鳥氨酸生成瓜氨酸。瓜氨酸形成後即離開線粒體進入胞漿，在ATP的存在下,由精氨酸代琥珀酸合成酶的催化，與天冬氨酸縮合成精氨酸代琥珀酸。天冬氨酸在反應中作為氨基的供體。精氨酸代琥珀酸通過裂解酶的催化生成精氨酸和延胡索酸。精氨酸在胞漿精氨酸酶的催化下水解產生尿素和鳥氨酸。烏氨酸可重新進入尿素循環。

意義：蛋白質在體內分解成胺基酸，再分解產生氨，過量的氨具有神經毒性，氨的解毒是在肝內合成尿素，再隨尿排出。因此，通過合成尿素可以維持正常的血氨水平。

10、Z-DNA：

（1）定義：是DNA雙螺旋結構的一種形式，具有左旋型態的雙股螺旋（與常見的B-DNA相反），並呈現鋸齒形狀。

（2）Z型DNA的結構特點：

①兩條多核苷酸鏈反向平行繞成一個左手螺旋。

②鹼基對在分子軸外側，並構成了分子的凸面。

③糖磷酸骨架鏈的走向呈「Z字形」。

④分子表面只有小溝。

⑤DNA雙螺旋體細長。

11、B-DNA：

（1）定義：右手螺旋，每螺旋10個鹼基對，看清大溝和小溝。

（2）B型DNA的結構特點：

①兩條多核苷酸鏈反向平行繞成一個右手螺旋。

②鹼基位於雙螺旋內側，與縱軸垂直，糖磷酸骨架位於外側與縱軸平行。

③分子表面有大溝和小溝。

④雙螺旋的平均直徑為2nm,每10對鹼基旋繞一周，每周螺距為3.4nm。

⑤氫鍵與鹼基堆積力為維持其結構的主要作用力。

12、Z-DNA和B-DNA兩者之間的關係：B型、Z型DNA為DNA的兩種結構形式，都是反向平行的雙螺旋結構,B型DNA與Z型DNA之間可以互相轉變。

13、Tm：DNA的熔點或熔解溫度(Tm)。DNA的雙螺旋結構失去一半時對應的溫度。DNA的Tm般在70~85℃之間，濃度50ug/mL時，雙鏈DNA的A260=1.00，完全變性(單鏈)A260=1.37，當A260增加到最大增大值一半時，即1.185時，對應的溫度即為Tm。

14、增色效應：在DNA的變性過程中，摩爾吸光係數增大。

15、酶原：有些酶（大多為水解酶）在生物體內首先合成出來的只是它的無活性的前體，即酶原。

16、前導鏈和滯後鏈：DNA複製的兩條新鏈中，有一條鏈是沿5′→ 3′方向連續合成的，合成的速度相對較快，故稱為前導鏈；另一條則是沿5′→ 3′方向先合成一些比較短的片段，然後再由連接酶將它們連接起來，其合成是不連續的，合成的速度相對較慢，故稱為滯後鏈。

17、半不連續複製：DNA的雙螺旋結構中的兩條鏈是反向平行的，當複製開始解鏈時，親代DNA分子中一條母鏈的方向為5'→3'，另一條母鏈的方向為3』→5'。DNA聚合酶只能催化5'→3'合成方向。在以3』→5』方向的母鏈為模板時，複製合成出一條5'→3'方向的前導鏈，前導鏈的前進方向與複製叉的行進方向一致,前導鏈的合成是連續進行的。而另一條母鏈仍以3』→5'方向作為模板，複製合成一條5'→3'方向的隨從鏈，因此隨從鏈會成方向是與複製叉的行進方向相反的。隨從鏈的合成是不連續進行的，先合成許多片段，即岡崎片段。最後各段再連接成為一條長鏈。由於前導鏈的合成連續進行的，而隨從鏈的合成是不連續進行的，所以從總體上看DNA的複製是半不連續複製。

18、丙酮酸-檸檬酸循環：將線粒體內的乙醯輔酶A轉運到胞液，用於脂肪酸的合成。

19、ACP：脂肪酸在合成過程中所需的一個特殊的載體即醯基載體蛋白。

20、SD-序列及生物學意義：

(1)在起始密碼子上遊約4-7個核苷酸之前還有一段富含嘌呤的5'...AGGAGG...3'端小序列,它可以與16S rRNA3'端的3...UCCUCC...5'區段完全互補。mRNA上的這段序列稱為Shine Dalg-arno序列(簡稱SD序列)。

(2)SD序列與16S rRNA序列互補的程度以及從起始密碼子AUG到嘌呤片段的距離也都強烈地影響翻譯起始的效率。不同基因的mRNA有不同的SD序列，它們與16S rRNA的結合能力也不同，從而控制著單位時間內翻譯過程中起始複合物形成的數目，最終控制著翻譯的速度。

21、酶活性中心：酶的活性部位(active site)或稱活性中心(acvete），指酶分子中直接與底物結合併催化底物反應的部位，通常處於或靠近酶分子的表面，只佔酶分子很小部分(1%-2%)，組成活性中心的幾個胺基酸殘基在空間結構中是靠近的，但在一級結構中可能相距很遠，甚至位於不同的肽鏈上，底物通過次級鍵較弱的力結合到酶上，酶的活性部位具有柔性或可運動性。酶的活性部位包括兩個功能部位：一是結合部位，決定酶的專一性；另一個是催化部位，決定酶的催化能力。

22、同工酶（isozyme or isoenzyme）：是指能催化相同的化學反應，但其蛋白分子結構、理化性質和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶，它們不僅存在於同一個體的不同組織中，甚至可以存在於同一組織，同一細胞的不同亞細胞結構中。

23、比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力。酶的比活力是分析酶的純度的重要指標。單位：U/mg蛋白質。有時用每克酶製劑或每毫升酶製劑含有多少個活力單位表示。

24、核酶（ribozyme）：是具有催化功能的RNA分子稱為核酶；具有催化功能的DNA分子稱為脫氧核酶。

25、競爭性抑制：抑制劑的化學結構與底物相似，與底物競爭性的與酶的活性中心結合。

26、NADH呼吸鏈：細胞內最主要的呼吸鏈，脫氫酶以NAD＋為輔酶，催化脫下的氫是NAD＋轉變為NADH，後者通過呼吸鏈將氫最終傳遞給氧而生成水。

27、糖異生途徑：非糖物質（如丙酮酸 乳酸 甘油 生糖胺基酸等）轉變為葡萄糖的過程。

28、酮體：酮體包括乙醯乙酸、D-β-羥丁酸和丙酮。主要在肝臟中合成，在肝外組織氧化。

酮體為人體利用脂肪氧化物產生的中間的代謝產物,正常人產生的酮體很快被利用，在血中含量極微，約為2.0-4.0mg/L，其中乙醯乙酸\β羥丁酸\丙酮分別約佔20%、78%、2%。尿中酮體(以丙酮計)約為50mg/24h。定性測試為陰性。但在飢餓、各種原因引起的糖代謝發生障礙，脂分解增加及糖尿病酸中毒時，因產生酮體速度大於組織利用速度，可出現酮血症，繼而發生酮尿(ketonuria,KET)。

29、核糖體循環：根據mRNA密碼序列的指導，依次添加胺基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。

30、γ穀氨醯基循環：γ穀氨醯循環組織攝取胺基酸的轉運機制。在小腸黏膜、腎小管及腦組織上，細胞膜外側γ穀氨醯轉肽酶，催化穀胱甘肽的γ穀氨醯基與膜外胺基酸結合而帶入細胞內釋放的過程。穀氨醯基則重新生成穀胱甘肽再進行循環。

31、不對稱轉錄：在DNA分子雙鏈上，一股鏈作為模板指引轉錄（模板鏈），另一股鏈不轉錄（編碼鏈），模板鏈並非總是在同一單鏈上。

32、共價修飾( covalent modification)：酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發生可逆的共價結合，從而改變酶的活性，這一過程稱為酶的共價修飾或者化學修飾。在共價修飾過程中，酶無活性(或低活性)與有活性(或高活性)兩種形式的互變，這兩種互變由兩種催化不可逆反應的酶所催化，後者又受信號調控的調控。酶的共價修飾包括磷酸化與脫磷酸化(蛋白激酶催化蛋白質的磷酸化，蛋白質磷酸酶催化去磷酸化反應)、乙醯化與脫乙醯化、甲基化與脫甲基化，腺苷化與脫腺普化，以及—SH與—S—S—的互變等，以磷酸化修飾最為常見。

33、操縱子：是原核生物基因的一個基本轉錄單位，由編碼序列及上遊的調控序列組成。編碼序列通常包括幾個功能相關的結構基因，調控序列有啟動序列（啟動子）、操縱序列（操縱基因）及其他調節序列構成。

34、變構效應：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價結合後導致酶分子發生構象改變，進而改變酶的活性狀態。

35、DNA雙螺旋結構的特點及生物學意義：

（1）特點：

①兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞;兩條鏈都為右手螺旋。

②鹼基位於雙螺旋的內側，磷酸與核糖在外側，彼此通過3'5'-磷酸二酯鍵相連接，形成DNA分子的骨架,鹼基平面與縱軸垂直， 糖環平面與縱軸平行。

③雙螺旋的平均直徑為2nm,相鄰兩對鹼基間垂直距離為0.34nm,旋轉角為36°,每10對鹼基旋繞一周，為360°，每周螺距離度為3. 4nm。

④在雙螺旋的表面有大溝和小溝。

⑤兩條鏈借鹼基之間的氫鍵和鹼基堆積力牢固地結合起來,維持DNA結構的穩定性。

（2）意義：雙螺旋DNA是儲存遺傳信息的分子，通過半保留複製，儲存遺傳信息，通過轉錄和翻譯表達出生命活動所需信息(蛋白質和酶)，體現出遺傳的穩定性和生物的多樣性。

38、RNA在蛋白質生物合成中的作用：

參與蛋白質合成的RNA有三種，分別是信使RNA(mRNA)，轉移RNA(tRNA)，核糖RNA(rRNA)，其中信使RNA是攜帶的遺傳信息並起蛋白質合成的模板作用。mRNA的功能就是把DNA上的遺傳信息精確無誤地轉錄下來，然後再由mRNA的鹼基順序決定蛋白質的胺基酸順序，完成基因表達過程中的遺傳信息傳遞過程。轉移RNA是轉換器，攜帶活化了的胺基酸並起解譯作用，tRNA能根據mRNA的遺傳密碼依次準確地將它攜帶的胺基酸連結起來形成多肽鏈。核糖RNA是組成核糖體的主要成分，是裝配者並起催化作用。

39、B族維生素在糖代謝、脂代謝中的作用：

B族維生素以輔酶形式參與糖代謝的酶促反應過程，當其缺乏時會導致糖代謝障礙。

①糖酵解途徑：3-磷酸甘油醛脫氫生成1,3-二磷酸甘油酸，需維生素PP參與。

②糖有氧氧化：丙酮酸及α-酮戊二酸氧化脫羧，需維生素B1、B2、PP、泛酸和硫辛酸參與；異檸檬酸氧化脫羧及蘋果酸脫氫，需維生素PP參與；琥珀酸脫氫，需維生素B2參與。

③磷酸戊糖途徑：6-磷酸葡萄糖及6-磷酸葡糖酸脫氫，需維生素PP參與。

④糖異生途徑也需維生素PP和生物素參與。

40、ATP在生物體內的能量代謝中的作用：

生物體所需的能量主要來自糖、脂質、蛋白質等有機物的氧化，生物氧化釋放的能量在生物體內主要以ATP的形式儲存起來，當機體代謝需要ATP供能時，ATP便以多種形式將能量轉移和釋放出來，供生物體利用。

41、脂肪酸分解產能的計算：

假如偶數碳原子數為n的脂肪酸進行β氧化，則需作（n/2－1）次循環才能分解為n/2個乙醯輔酶A，產生n/2個NADH和n/2個FADH2，則總能量為（n/2－1）×（1.5＋2.5）＋（n/2×10）—2 個ATP。

42、肽鏈合成耗能的計算：

胺基酸活化時需要消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子胺基酸殘基需要消耗4分子高能磷酸鍵。

43、生物氧化的特點:

（1）是在細胞內進行酶催化的氧化過程，反應條件溫和（水溶液中PH約為7和常溫）。

（2）在生物氧化的過程中，同時伴隨生物還原反應的產生。

（3）水是許多生物氧化反應的供氧體，通過加水脫氫作用直接參與了氧化反應。

（4）在生物氧化中，碳的氧化和氫化是非同步進行。氧化過程中脫下來的質子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞給氧並最終生成水。

（5）生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都有特殊的酶催化，每一步反應的產物都可以分離出來。這種逐步反應的模式有利於在溫和的條件下釋放能量，提高能源利用率。

（6）生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯，轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。

44、脂肪酸的分解和合成的區別：

45、DNA複製和RNA轉錄的異同：

（1）相同點：

①　都以DNA 為模板，都用核苷酸為原料。

②　都是酶促的核苷酸聚合過程，聚合過程都是生成磷酸二酯鍵。

③　都有模板 、都需要模板 、原料 、酶和能量、 都在細胞內進行。

（2）不同點：

①　轉錄需要一條模板，而DNA複製有兩條。

②　轉錄需要的原料是核糖核苷酸，而DNA複製的原料是脫氧核苷酸。

③　 轉錄需要的是DNA聚合酶 ，而DNA複製需要的是RNA聚合酶。

④　轉錄是遺傳信息從DNA流向RNA的過程，而DNA複製是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的複製過程。

46、糖、脂、蛋白質在機體內的相互轉變：

①糖類→血糖（葡萄糖），主要用於氧化分解，過量轉化為糖原，再過量轉化為脂肪儲存起來，也可將分解中間產物通過氨基轉換作用形成胺基酸→蛋白質。

②脂類在機體能量供應不足的情況下，氧化分解，或轉化為血糖（葡萄糖）。

③蛋白質在機體能量供應嚴重不足的情況下或病變情況下，氧化分解，轉化為糖類和脂肪，或者蛋白質攝取過多也會轉化為糖類和脂肪儲存起來。

47、體內物質代謝的特點：

（1）體內各種物質代謝過程相互聯繫形成一個整體；

（2）機體物質代謝不斷收到精細調節；

（3）各組織、器官物質代謝各具特色；

（4）體內各種代謝物都具有共同的代謝池；

（5）ATP是機體儲存能量和消耗能量的共同形式；

（6）NADPH提供合成代謝所需的還原當量。

48、DNA複製的高度準確性：

⑤　鹼基的配對規律：模板鏈與新生鏈之間的鹼基嚴格配對保證鹼基配錯機率約為1/104—1/105。

⑥　DNA聚合酶的3'→5'外切酶活性的校對功能，使鹼基的配錯機率又降低100—1000倍。

⑦　DNA的損傷修復系統。

⑧　DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀：

A：DNA-pol的外切酶活性切除錯配鹼基；並用其聚合酶活性摻入正確配對的底物。

B：鹼基配對正確， DNA-pol不表現外切酶活性。